检索结果-内蒙古大学图书馆

绕管式换热器是FLNG的核心设备之一,在海上受海风、海浪等外界条件的影响下,导致换热器内部的流动和传热过程更加复杂,因此,本文模拟分析了静止和晃动条件下,绕管式换热器的降膜换热特性;在此基础上,建造相关实验装置,研究不同晃动条件对绕管式换热器换热的影响。本文通过建立三维换热器物理模型,利用VOF多相流模型、蒸发传质模型以及CSF表面张力模型,采用数值模拟的方法分析了静态条件下不同缠绕角、管间距、换热管外径等结构参数对换热器换热性能的影响,在此基础上,采用动网格技术模拟分析了不同晃动条件下,不同缠绕角、管间距、换热管外径等结构参数对换热器换热性能的影响;另外,同时开展基于绕管式换热器的LNG低温液化工艺动态实验,分析了纵摇、艏摇、纵荡、垂荡、倾斜等晃动工况对换热器换热的影响。研究表明:静止条件下,换热器壳侧换热系数随质量流量的增大而增大,随缠绕角和换热管间距的增大而减小,随换热管管径的增大而增大。晃动条件下,当晃动条件一定时,绕管式换热器换热系数随缠绕角和换热管间距的增大而减小,随换热管外径的增大而增大;当换热器结构参数一定时,换热系数随晃动角度的增大而减小,随晃动周期的增大而增大。通过进行低温液化实验,总结出了静态下计算壳侧换热系数的经验关联式。另外,发现晃动条件下,换热器壳侧各处压力、温度、UA值等参数呈现周期波动形式,波动周期与换热器晃动周期近似相同。壳侧UA值均随着晃动幅度的增大而减小,随着晃动周期的增大而增大。纵摇对换热器影响最大,倾斜、艏摇次之,纵荡、垂荡影响最小。在此基础上,总结出了适用于不同晃动条件下的经验关联式,为海上绕管式换热器的运行提供了行之有效的建议与指导。

关键词：绕管式换热器 LNG 降膜换热晃动数值模拟实验分析

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海上FLNG绕管式换热器壳侧降膜流动和相变传热的数值模拟与实验验证

海上FLNG绕管式换热器壳侧降膜流动和相变传热的数值模拟与实验验...

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作者：李剑锐上海交通大学

学位级别：硕士

在海上浮式气田FLNG中,作为主低温换热器的绕管式换热器不可避免地受到海上复杂工况的影响,造成性能下降,从而影响到气田的整体产液率。研究海上工况下绕管式换热器壳侧性能变化规律,对于FLNG中的绕管式换热器的结构设计具有十分重要的... 详细信息

在海上浮式气田FLNG中,作为主低温换热器的绕管式换热器不可避免地受到海上复杂工况的影响,造成性能下降,从而影响到气田的整体产液率。研究海上工况下绕管式换热器壳侧性能变化规律,对于FLNG中的绕管式换热器的结构设计具有十分重要的意义。本文首先建立了绕管式换热器壳侧降膜蒸发过程流动与传热的数值模型。通过对降膜流动过程中流型变化和传热传质机理进行分析,对降膜流动过程液膜所受表面张力、重力和剪切力的计算,实现层状流、柱状流和滴状流等不同流型的模拟;通过管壁面和气液交界面的组分守恒建立降膜蒸发过程的传质子模型,并基于传质速率计算得出潜热传热速率。提出了适用于海上晃荡工况的绕管式换热器壳侧数值模型。通过理论分析海上运动形式,提出海上动态工况下的数值模拟方法,并在壳侧数值模型基础上添加重力修正模型与晃荡附加加速度模型,实现了海上晃荡工况下换热器壳侧液膜流动传热性能的模拟。将模型计算结果与绕管式换热器稳态实验台实验结果进行对比,数值模型在不同干度工况下的流型模拟结果与实验观测一致,传热性能趋势与实验结果吻合良好,传热系数的平均误差仅为18.3%。通过对不同海上晃荡工况下换热器性能进行模拟,结果显示绕管式换热器传热性能与晃荡运动形式、晃荡幅度、晃荡频率有关:艏摇、横摇、横荡都呈现出传热恶化的趋势,高频率、大幅度的工况下尤其严重,最严重处局部传热性能下降47%,而低频率、小幅度的工况下传热几乎不受影响;对垂荡运动,传热系数在周期有部分时间被强化,但总体还是呈现出恶化趋势,在高频率、大幅度的工况下传热恶化严重,小幅度工况下有传热强化的趋势。

关键词：绕管式换热器传热相变海上工况数值模拟

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异径管绕管式换热器壳程冷凝传热研究

异径管绕管式换热器壳程冷凝传热研究

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作者：王蕾郑州大学

学位级别：硕士

针对绕管式换热器壳程结构复杂、相变传热研究难度大、性能有待提高等问题,本文开展了异径管绕管式换热器壳程结构参数优化与壳程冷凝换热的研究,主要的研究内容及结论如下:(1)开发了新型单股流与双股流异径管绕管式换热器,其特点是大... 详细信息

针对绕管式换热器壳程结构复杂、相变传热研究难度大、性能有待提高等问题,本文开展了异径管绕管式换热器壳程结构参数优化与壳程冷凝换热的研究,主要的研究内容及结论如下:(1)开发了新型单股流与双股流异径管绕管式换热器,其特点是大径绕管和小径绕管交叉缠绕于同一层内,层与层之间的大径绕管相互支撑,小径绕管与大径绕管中间留出较大的空隙。新结构的主要优点是增大了换热管层与层之间的径向间距,解决同一层绕管排列过于紧密的问题,有利于增强壳程扰流和传热性能,以及降低壳程压降。(2)将异径管与等径管两种绕管式换热器进行模拟对比,结果表明:异径管绕管式换热器中单根管的迎流面和背流面区域减小,壳程流体速度分布更加均匀,对流换热系数提高7.826%,壳程压降降低30%,综合性能优于等径管绕管式换热器。用数值模拟方法分析了管径比a和轴向管中心距Z对异径管绕管式换热器壳程传热与压降性能的影响,结果表明,在研究范围内,当a=1.250和Z=3mm时,异径管绕管式换热器的综合性能最优。(3)在软件中引入了冷凝传热的自定义函数(UDF),模拟分析了异径管绕管式换热器壳程冷凝工况下流动及传热状况。结果表明,随着壳程不同截面的轴向角度增大,湍流的发展逐渐均匀,冷凝现象液越来越明显,换热管层与层之间流体显著交换热量提高扰流效果,内外侧湍流发展较慢。随着壳程入口速度的增加,壳程冷凝换热系数提高。(4)根据等径管绕管式换热器设计方法,提出了异径管绕管式换热器在单相和冷凝工况下的工艺计算方法和结构设计方法。通过模拟数据,拟合得到了单相和冷凝工况下异径管绕管式换热器的壳程对流换热系数计算式,为异径管绕管式换热器的工艺计算奠定了理论基础。

关键词：绕管式换热器异径管冷凝换热两相传热数值模拟

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绕管式换热器的制造与选型